Телескоп JWST нашёл древнюю галактику, которая существовала уже через 280 миллионов лет после Большого взрыва. Но проблема не в этом. Слишком много таких ярких галактик оказалось в ранней Вселенной — сначала учёные испугались, что не понимают фундаментальной космологии. Сейчас, после нескольких лет изучения, у них появилось несколько моделей, объясняющих яркость и обилие этих объектов.
Как сказала Рэйчел Сомервилл из Flatiron Institute, «мы почти перешли от „слишком много ранних галактик“ к „слишком много теорий, чтобы их объяснить“». Возможно, первые галактики превращали газ в звёзды эффективнее, чем считалось. Или турбулентные условия вызывали периодические вспышки звездообразования. Или в ранних областях рождались сверхмассивные и очень яркие звёзды. Скорее всего, работает комбинация факторов.
Чтобы проверить идеи, учёные запускают симуляции. Сомервилл отметила, что с запуска Webb численные симуляции «действительно заметно продвинулись» и теперь лучше подходят для интерпретации наблюдений ранней Вселенной. JWST продолжает находить всё больше галактик, и исследователи сопоставляют их с симуляциями. Хаким Атек из Paris Institute of Astrophysics объяснил: когда находишь лучшее соответствие, можно заглянуть в историю звездообразования, которую симуляция даёт целиком.
Важную подсказку дал прибор MIRI — он охлаждён до сверхнизких температур и умеет расщеплять свет далёких объектов. Оказалось, что ранние галактики вовсе не похожи друг на друга, как предполагали учёные. «Главный сюрприз — разнообразие свойств», — сказал Атек. В одних галактиках межзвёздная среда полностью расчищена — «смотришь на голые звёзды». В других, наоборот, много газа и пыли. Это может говорить о вспышках звездообразования: звёзды взрываются, выдувают газ, потом газ снова собирается — и цикл повторяется.
Ещё одна загадка — группа галактик с избытком азота. Его наличие намекает на огромное количество очень массивных звёзд в ранней Вселенной. В симуляциях такие звёзды производят избыток азота, а потом взрываются сверхновыми и разбрасывают его по галактике.
Первые звёзды были в сотни и тысячи раз массивнее Солнца. Они быстро сожгли водород и гелий, взорвались и засеяли Вселенную углеродом, кислородом, фосфором и железом — тем, из чего состоят планеты и мы с вами. «Мы смотрим назад на то, что нас создало», — сказала Лизе Кристенсен из Cosmic Dawn Center. Учёные, изучающие эти процессы, как отметила редакция, вовсе не впадают в гамлетовскую тоску — они, наоборот, воодушевлены космическими началами.